日本新幹線最新款:自動駕駛,大雪天也不易誤點
【日經BP社報導】日本東海道新幹線時隔6年推出的新型列車將於2月8日開始運行。新型列車實現了自動駕駛,在出現惡劣天氣和故障,導致列車延遲的時候,可以儘快恢復正常。N700A的目標是提高技術水準、拿下正在推進高速鐵路建設的新興市場國家的訂單。http://big5.nikkeibp.com.cn/images/image2013/nb2013/01/NB130121jids1.jpg
借助自動駕駛,快速使因大雪等惡劣天氣及故障而被打亂的運行時間恢復正常;而且還縮短了地震等意外發生時緊急煞車的停車距離——這樣一款最新型新幹線列車將於2月8日開始在東京到新大阪之間運行,這就是日本東海旅客鐵道(JR東海)公司的新型列車「N700A」。
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此次,東海道新幹線繼2007年導入N700係之後,時隔6年再次採用新型列車。在新興市場國家的高速鐵路市場不斷擴大的背景下,這次採用新型列車還有一個目的,那就是利用海外企業追趕不上的技術革新,贏得更多的訂單。
「行駛和停車,鐵路列車這兩個最基本的性能得到了大幅提升」,開發負責人、JR東海新幹線鐵道事業本部車輛課科長坂上啟說道。
N700A最大的亮點當屬為新幹線列車首次配備了能夠實現自動駕駛的「定速行駛裝置」。這樣一來,就可以快速恢復因惡劣天氣等原因打亂的運行時間。
新幹線列車原本就配備了列車自動控制裝置(ATC),該裝置能夠根據與前一輛列車的間距、彎道等路線的情況,設定行駛容許速度,由駕駛員根據容許速度來控制車速。其作用是遵守每個區間的限速、確保安全,而不是用來消除延誤。
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通過振動檢測異常,預防故障
放眼全世界,東海道新幹線都算得上是極少有延誤的鐵路線。東京到新大阪的平均延誤時間僅為0.6分鐘(36秒)。但是,由於眾多列車的運行是依靠精密的控制加以協調,一旦碰上大雪、颱風等惡劣天氣,或是出現事故、故障,就會影響到多趟列車。
發生延誤後,通常,駕駛員會反覆加速、減速,使車速盡可能接近ATC顯示的限速,一點點挽回時間。因此,根據駕駛員技術的差異,消除延誤的程度也各不相同。
而安裝了定速行駛裝置的N700A能夠自動把車速維持在ATC計算出的最大限速值。發生延遲時,駕駛員只需按下駕駛臺上定速行駛裝置的按鈕。車速就能維持在限速的上限,無需手動反覆加速、減速,有望快速消除延遲。
提高準時性的另一項改進,是針對誤點的一大原因——故障採用的預防技術。過去,新幹線列車是根據車軸附近配備的溫度計檢測到的溫度變化,感測車軸的異常,借此判斷故障。但是,一旦行駛中發生故障,難免會造成大規模的交通混亂。
能否在故障發生之前預先察覺到異常?JR東海一直在尋找檢測故障預兆的方法。其關注點是列車的振動。
當轉向架快要發生故障的時候,傳遞到列車的振動就會開始出現微妙的變化。根據故障的種類,振動的模式也各式各樣。安裝在列車下面的感測器能夠檢測到這些人類感覺不到的振動的微妙差別,察覺到故障的前兆,從而防患于未然。回顧開發歷程,坂上課長表示,「哪怕是在正常的狀態下,根據天氣和乘客數量的不同,晃動的模式也會改變。區分是正常還是故障的技術開發起來非常困難」。
改善制動、縮短停車距離
作為安全性的關鍵的「停車」技術方面,N700A縮短了緊急煞車到列車停止的距離和時間,降低了在大地震等意外發生時釀成事故的危險。
東海道新幹線的最高運行速度達到270km/h,當鐵路沿線的地震儀感測到晃動後,變電站將自動切斷對列車的供電。與此同時,各車輪外側的環狀煞車碟盤將夾緊車輪,使其停止轉動。
然而,讓高速飛馳的大鐵塊一下子停下來並非易事。因為煞車碟盤如果施力過猛,有可能會出現盤身破損、車輪打滑的現象。因此,煞車碟盤需要以強大的力道穩穩夾緊車輪,使其停止轉動。
有數據顯示,700系列車從緊急煞車到停止需要大約90秒,停車距離在4km以內。而N700A從緊急煞車到停止的距離比700係縮短了2成,比N700係縮短了1成。
為了能穩定而又有力地夾緊車輪,盤身材料採用了耐久性比以往更高的金屬。通過調整連接盤身與車輪的螺栓的位置,提高了摩擦係數。JR東海利用新幹線本線,在雨、雪等所有天氣條件下反覆進行測試,改善了緊急煞車的性能。
乘坐舒適性提升一個檔次
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消除延誤、預測故障、強力緊急煞車——N700A的這些最新技術都是在出現問題時才會派上用場。對於大多數乘客而言,乘車時感受到的變化應該是乘坐舒適性。這一點在彎道上尤其能體會到。
現行的N700系列車為了在彎道上也維持270km的最高時速,採用了「車體傾斜系統」,通過傾斜車體,弱化橫向離心力的方式維持乘坐舒適性。在東京到新大阪之間,需要傾斜的彎道共有約60個。而N700A把需要傾斜的彎道增加到了約120個。
除此之外,N700A還把300係和700係也配備的安裝在車體下方吸收側晃的避震器換成了最新型。
雖然統稱側晃,但也分很多種類,有大約1秒1次的大晃,也有微弱的振動。有些時候,如果只抑制大的晃動,小振動就會變大,反而有損乘坐舒適性。JR東海新幹線鐵道事業本部車輛課代理課長吉田理一郎說:「為了使大晃動、小振動都能被均衡吸收,我們對避震器進行了反覆除錯,抑制了容易讓人感到不舒服的晃動。」
對於N700A,坂上課長自信地表示,「拿汽車打比方的話,就是提升了一個等級」。今後,在向海外出口時,日本開發的這些最新鐵路技術將成為強大的武器。
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浴室採用配備人感感測器的LED(發光二極體)。無人時自動關燈
目標是獲得海外訂單
進入2010年後,JR東海為新幹線列車和運行系統的出口全面展開了銷售行動。雖然沒拿到美國佛羅里達州的高速鐵路訂單,但現在,該公司正在與西日本旅客鐵道公司(JR西日本)、九州旅客鐵道公司,以及台灣高速鐵路公司聯手,爭取美國德州的高速鐵路訂單以及華盛頓到波士頓的超導磁懸浮鐵路的訂單。
JR東海方式的高速鐵路需要專用鐵線路,雖然初期投資大,但安全性和節能性優異。N700A的技術開發使這一強項又有所加強。與之相比,歐洲企業主推的是可以與普通列車和貨物列車共用鐵路線,南韓和中國企業強調的則是價格低廉。
從東南亞到巴西、俄羅斯,高速鐵路的建設計劃正在世界各地開展。作為日本鐵路的旗艦,N700A有望迎來更大的舞臺。(記者:日野Naomi)
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中國高鐵不是靠做便宜取勝.
不知日本高鐵目前的抗橫向加速度(振動)做得如何?我只在內地坐過京滬和滬寧高鐵,德國產CRH3、中國產380A振動較小,但從日本引進的CRH2系列則晃動得比較厲害。或許次世代列車N700系早就沒有這個問題了吧?
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